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基于网络药理学的半夏泻心汤治疗胃癌的作用

2021-07-12 253 上传者：管理员

摘要：目的采用网络药理学的方法研究半夏泻心汤治疗胃癌的作用机制。方法通过TCMSP平台查询半夏泻心汤化学成分及对应靶点,采用DisGeNet、OMIM、TTD等疾病数据库查询胃癌相关靶点。取两者交集为共同靶点,采用STRING构建蛋白-蛋白互作（PPI）网络,并进行KEGG通路富集分析。结果查询到半夏泻心汤化学成分190个,对应靶点301个;胃癌靶点442个,两者交集靶点44个。PPI分析得到TP53、EGFR、STAT3等6个核心靶点,KEGG富集分析于HIF-1、ErbB等信号通路。结论半夏泻心汤中的化学成分可能是通过作用于TP53、EGFR等靶点,并调节HIF-1、ErbB等信号通路发挥抗胃癌作用。

关键词：
中药治疗
半夏泻心汤
网络药理学
胃癌
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胃癌是最常见的消化道肿瘤之一，在我国的癌症发病率中高居第二位，死亡率排第三位，严重危害居民健康[1]。半夏泻心汤记载于张仲景《伤寒杂病论中》,由半夏、黄芩、干姜、人参、黄连、甘草、大枣组成，是调脾胃阴阳的代表方。半夏泻心汤中苦寒药与辛温药共同作用，能够“苦降辛开、清上温下、调和脾胃”。现代研究表明，半夏泻心汤能够保护胃肠道黏膜，对于多种胃肠道肿瘤具有不同程度的抑制作用，降低胃癌的发生率，改善胃癌患者预后[2],但相关药理机制研究较少。本研究采用网络药理学的方法对半夏泻心汤治疗胃癌的药理作用机制进行初步探究。

1、材料与方法

1.1半夏泻心汤化学成分与靶点筛选

通过TCMSP数据库(http://tcmspw.com/tcmsp.php),分别以“半夏”“黄芩”“干姜”“人参”“黄连”“甘草”“大枣”为关键词进行检索，并调整条件为“OB≥30%、DL≥0.18”,得到所有化学成分及靶点。所得靶点通过UniProt(https://www.uniprot.org/)校正，去除非人及未收录靶点。去重后，得到半夏泻心汤化学成分及对应靶点。

1.2胃癌相关疾病靶点收集

以“gastriccancer”为关键词，通过DisGeNet(https://www.disgenet.org/)、OMIM(https://omim.org/)和TTD(http://db.idrblab.net/ttd/)数据库进行检索。其中DisGeNet检索到的结果选取score≥0.2的靶点，OMIM检索到的结果中选取标有“*”的靶点，将靶点信息整合去重，得到胃癌相关疾病靶点。

1.3“中药-化学成分-靶点-疾病”网络构建

将半夏泻心汤药物靶点和胃癌相关疾病靶点取交集，得到共同靶点，即为半夏泻心汤治疗胃癌的靶点信息。整合化学成分及靶点，通过Cytoscape3.2.1构建“中药-化学成分-靶点-疾病”网络。

1.4蛋白质-蛋白质相互作用网络构建

将共同靶点导入STRING数据库(https://string-db.org/),选择种属为人类，构建蛋白质-蛋白质相互作用网络(PPI),获得蛋白相互作用关系并保存数据，使用Cytoscape3.2.1的拓扑数据分析插件进行核心靶点筛选并构建PPI网络图。

1.5KEGG富集分析

将共同靶点导入Cytoscape3.2.1软件中，利用ClueGO插件进行KEGG(KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes)分析，保存数据。

2、结果

2.1半夏泻心汤化学成分及靶点筛选

通过TCMSP检索化学成分，得到半夏13个，黄芩36个，干姜5个，人参22个，黄连14个，甘草92个，大枣29个，去重后共计190个，对应靶点301个，通过UniProt校正后得到273个靶点。

2.2半夏泻心汤治疗胃癌潜在靶点的筛选

通过DisGeNet、OMIM、TTD检索胃癌相关靶点。其中DisGeNet检索得到319个，OMIM检索得到106个，TTD检索得到6个。将上述靶点合并去重，并通过UniProt校正得到442个靶点。与半夏泻心汤所得到273个靶点之间取交集，得到共同靶点44个，即为半夏泻心汤治疗胃癌的潜在靶点。

2.3“中药-化学成分-靶点-疾病”网络

将44个交集靶点导入Cytoscape3.2.1软件构建网络，进行“中药-化学成分-靶点-疾病”对应。该网络中黄色表示疾病，红色表示中药，蓝色表示靶点，绿色表示化学成分，充分体现了半夏泻心汤治疗胃癌多成分、多靶点的特点(图1)。

图1半夏泻心汤治疗胃癌“中药-化学成分-靶点-疾病”网络图

2.4PPI网络分析

将44个交集靶点导入STRING获取蛋白相互作用网络及数据，得到具有相互作用关系靶点共31个，再通过Cytoscape的拓扑数据分析插件筛选核心靶点。其中肿瘤抑制基因P53(TP53)、表皮生长因子受体(EGFR)、信号转导与转录活化因子3(STAT3)、白介素-6(IL6)、瘤细胞病毒癌基因(MYC)、肿瘤坏死因子(TNF)等靶点Degree值排名前6,设为核心靶点。将蛋白-蛋白相互作用数据导入Cytoscape绘制PPI图，如图2所示。

2.5KEGG富集分析

KEGG富集分析结果显示这些靶点可能参与酪氨酸激酶受体(ErbB)信号通路、低氧诱导因子-1(HIF-1)信号通路、癌症中蛋白聚糖作用等信号通路。结果见图3。

3、讨论

半夏泻心汤常用于治疗胃肠道疾病，能够保护胃黏膜、消炎、抗胃癌，但其具体作用机制尚不清楚。本研究采用网络药理学的方法对半夏泻心汤治疗胃癌的作用机制进行分析，首先筛选出半夏泻心汤的活性化学成分，并分析潜在作用靶点，通过与胃癌相关疾病靶点取交集，得到44个交集靶点，构建“中药-化学成分-靶点-疾病”网络，证实半夏泻心汤多成分多靶点多途径的特点。

图2半夏泻心汤治疗胃癌PPI网络图

图3KEGG富集分析结果

通过构建PPI网络筛选核心靶点，结果显示，TP53、EGFR、STAT3、IL6、MYC、TNF等6个靶点degree最高。TP53是一种抑癌基因，通过调控有丝分裂和增殖以维持细胞内部正常运转。TP53突变是胃癌患者体内最常见的突变，在早期和进展期突变率高达40%～70%,其突变状态与胃癌临床表型显著相关[3]。EGFR能够通过多种途径促进细胞增殖并抑制肿瘤细胞凋亡。研究发现胃癌分化程度及转移与EGFR表达上调有关，抑制EGFR表达能够显著抑制胃癌细胞增殖水平，降低癌细胞侵袭、迁移能力，增加癌细胞对抗癌药物的敏感性[4]。STAT3信号通路可以调控胃癌微血管的生成，影响胃癌细胞侵袭与转移，对胃癌的发展起调控作用[5]。IL-6可以通过JAK/STAT通路促进胃癌细胞增殖[6]。HIF-1可以促进上皮细胞-间充质转化(EMT)的发生导致胃癌转移，抑制HIF-1的活性可以防止胃癌的浸润和转移[7]。KEGG富集分析结果提示，半夏泻心汤可能通过HIF-1、ErbB信号通路发挥抗胃癌作用。

综上所述，本研究通过网络药理学的方法，从潜在靶点、信号通路、生物学过程等角度分析半夏泻心汤治疗胃癌多成分、多靶点、多通路的潜在作用机制，为半夏泻心汤治疗胃癌提供了理论参考。

参考文献：

[1]孙可欣,郑荣寿,张思维,等.2015年中国分地区恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤,2019,28(1):1-11.

[2]冯丽丽,张爱平,董银平.半夏泻心汤在胃癌防治中的应用[J].中国实验方剂学杂志,2012,18(2):258-259.

文章来源：栗敏,白桦,邵化敏,沈继朵.基于网络药理学的半夏泻心汤治疗胃癌作用机制研究[J].吉林医药学院学报,2021,42(04):248-250.